Leitfaden zur Heimvernetzung

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1 Leitfaden zur Heimvernetzung Bedeutung und Nutzen der Heimvernetzung Ausgewählte Anwendungsmöglichkeiten Technologien Planung und Einrichtung eines Heimnetzwerkes Arbeitsgruppe 8 Service- und verbraucherfreundliche IT zum vierten nationalen IT-Gipfel 2009

2 Impressum Herausgeber: BITKOM Bundesverband Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien e. V. Albrechtstraße 10 A Berlin-Mitte Tel.: Fax: bitkom@bitkom.org Ansprechpartner und Redaktionsleitung: Michael Schidlack Tel.: m.schidlack@bitkom.org Verantwortliches Gremium: UAG 1 der AG 8 zum vierten nationalen IT-Gipfel Redaktionsbeirat: Klaus Pinkert, Deutsche Telekom AG; Marc Adam, Microsoft Deutschland GmbH; Jean Marc Behle, McAfee GmbH; Mathias Runge, DAI-Labor/ TU-Berlin; Mathias Brucke, Offis e. V.; Michael Witte, Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut Autor: Dr.-Ing. & MBA Ronald Glasberg Co-Autorin: Nadja Feldner Gestaltung / Layout: Design Bureau kokliko / Anna Müller-Rosenberger (BITKOM) Stand: November 2009 Copyright: BITKOM 2009 Zitierweise: BITKOM, Leitfaden zur Heimvernetzung, Auflage 1 (Berlin, 2009) Bildnachweise: BITKOM, Deutsche Telekom AG, istockphoto.com Mit freundlicher finanzieller Unterstützung der Deutschen Telekom AG und Vodafone D2 GmbH Redaktioneller Hinweis und Haftungsausschluss: Dieser Leitfaden spiegelt den Sachstand zum Zeitpunkt der Veröffentlichung wider und wurde mit größtmöglicher Sorgfalt erstellt. Die vorliegende Publikation erhebt jedoch keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Die gewählte Darstellung und Bespielsauswahl stellt keine Aussage der AG 8 bzw. des BITKOM hinsichtlich der Bewertung einer bestimmten Technologie oder bestimmten Anwendungen dar. Das Redaktionsteam und der BITKOM übernehmen trotz größtmöglicher Sorgfalt keine Haftung für den Inhalt.

3 Leitfaden zur Heimvernetzung Leitfaden zur Heimvernetzung Bedeutung und Nutzen der Heimvernetzung Ausgewählte Anwendungsmöglichkeiten Technologien Planung und Einrichtung eines Heimnetzwerkes Arbeitsgruppe 8 Service- und verbraucherfreundliche IT zum vierten nationalen IT-Gipfel 2009

4 Inhaltsverzeichnis Vorwort 3 1 Einleitung Was ist Heimvernetzung? Welchen Nutzen hat der Verbraucher von einem vernetzten Heim? 7 2 Ausgewählte Anwendungen und Geräte im vernetzten Heim Entertainment & Lifestyle Arbeit & Kommunikation - Home-Office Moderne Haushaltsführung Sicheres Wohnen Gesundheitspflege & Ernährung Nutzungsszenarien 16 3 Welche Heimvernetzungstechnologien stehen heute zur Verfügung? Übersicht über drahtlose Funktechnologien Übersicht über leitungsgebundene Übertragungstechnologien Übersicht über technische Systeme zur Heimautomation Übersicht über relevante Netzwerkkomponenten für Entertainment & Lifestyle Aspekte der Datensicherheit in der Heimvernetzung 32 4 Wichtige Hinweise zur Einrichtung eines Heimnetzwerkes Entertainment & Lifestyle - Netzwerkeinrichtung Vernetzung oder doch lieber Insellösungen? 36 5 Überblick über internationale Entwicklungen 37 6 Literaturverzeichnis 39 2

5 Leitfaden zur Heimvernetzung Vorwort Moderne Haushalte verfügen über die unterschiedlichsten Geräte wie Fernseher, Set-Top-Boxen, digitale Kameras, Spielekonsolen, MP3-Player, Audio-Anlagen, um nur eine Auswahl aus der Unterhaltungselektronik zu nennen. Darüber hinaus findet man weitere Geräte aus den Bereichen der Informationstechnik, Telekommunikation, Haushaltstechnik, Sicherheitstechnik sowie Medizintechnik vor. Immer mehr davon lassen sich mit dem Internet verbinden und in ein sogenanntes Heimnetzwerk integrieren, welches die Geräte auch untereinander verknüpft. Infrastruktur daraus zu entwickeln und diese dann schließlich auch umzusetzen. Hinweis: Viele weitere spannende Themen, wie z.b. das Digital Rights Management (DRM) und Digital Living Network Alliance (DLNA) sind nicht Gegenstand dieses Leitfadens und werden ggf. in einem späteren Update behandelt. Was man unter einem Heimnetzwerk versteht, welche konkreten Vorteile es bietet und wie man es aufbaut, ist vielen Verbrauchern jedoch noch unklar. Michael Schidlack Dieser Leitfaden möchte dem Verbraucher helfen, die möglichen Technologien zu verstehen, eine individuelle 3

6 1 Einleitung Für die Arbeitsprozesse in Unternehmen werden seit vielen Jahren leistungsfähige Datennetzwerke verwendet. Ohne diese sind erfolgreiche Volkswirtschaften nicht mehr vorstellbar. Der Trend zur Vernetzung erfasst jetzt auch immer mehr die privaten Haushalte. Bald schon sind nicht nur Computer, sondern auch viele andere privat genutzten Geräte mit dem Internet und untereinander verknüpfbar. Ein aktuelles Beispiel hierfür ist der internetfähige hybride Fernseher. Mit den neuen Technologien ergeben sich viele Funktionen, die weit über die bisherigen Möglichkeiten der Unterhaltungselektronik, Informationstechnik und Telekommunikation hinausgehen. Sie erfassen auch die Sicherheits-, Beleuchtungs- und Haustechnik sowie die moderne Gesundheitsvorsorge. In modernen Haushalten findet man bereits heute schon viele Teile dieser Technologien vor. Sie sind in der Regel jedoch Insellösungen, also nur selten miteinander verknüpfbar. Eine komplizierte Bedienung, Kabelsalat, Fernbedienungswirrwarr und ein unnötig hoher Stromverbrauch sind die Folge und der Grund dafür, warum viele Personen vor noch mehr Technik zurückschrecken. Dabei kann das vernetzte Heim genau solche Herausforderungen lösen, denn die Bedienung all dieser Geräte wird erleichtert - auch im Sinne der Barrierefreiheit. Darüber hinaus können vernetzte Systeme auch für einen deutlich effizienteren Umgang mit Energie sorgen. Aus der Idee heraus dem Verbraucher einen Überblick über das weite und komplexe Feld der Heimvernetzung zu geben, ist dieser Leitfaden entstanden. Ziel ist es, Grundlagenwissen verständlich zu vermitteln, den Nutzen und die Möglichkeiten für den Verbraucher aufzuzeigen und ihm zu helfen, die richtigen Schritte auf dem Weg zu einem modernen Zuhause zu gehen. einmal eine stabile und wartungsarme Infrastruktur zur Verteilung der Daten aufgebaut werden. Steckdosen in jedem Zimmer sind eine Selbstverständlichkeit, auch Antennendosen. Dosen für das Internet sind leider noch die Ausnahme! Es gibt zwar drahtlose Technologien, aber sind sie für jeden Zweck geeignet? Und falls nicht, welche Alternativen zur Verteilung der Daten gibt es? Solche Fragen und Entscheidungen sollten private Haushalte insbesondere bei einem Umzug, einer Renovierung oder Neubau berücksichtigen. Die Lösungen müssen gut durchdacht sein! Dieser Leitfaden möchte den Verbrauchern beim Beantworten der Frage helfen, was in ihren vier Wänden alles getan werden muss, um heute und morgen moderne Technologien nutzen zu können. Dafür wurde die folgende Vorgehensweise gewählt: 1. Im ersten Kapitel wird der Begriff und der Nutzen der Heimvernetzung für den Verbraucher erklärt. 2. Im zweiten Teil werden einige ausgewählte Anwendungen mit den entsprechenden Geräten aus Entertainment & Lifestyle, Arbeits- und Kommunikationsumgebung, Haushaltsführung, Sicheres Wohnen bis hin zu Gesundheit & Ernährung vorgestellt. 3. Das dritte Kapitel zeigt einen Überblick über die auf dem Markt befindlichen verschiedenen Netzwerk-Technologien. 4. Im vierten Teil erhalten die Verbraucher eine Hilfestellung in Form einer Checkliste, was sie bei ihren individuellen Konzepten zu berücksichtigen haben. 5. Ein Überblick über internationale Entwicklungen rundet den Leitfaden ab. Die wesentlichen Themenfelder des Leitfadens verdeutlicht die folgende Abbildung: Damit sich der Vorteil der neuen Technologien in privaten Haushalten durchsetzen kann, muss dort zunächst 4

7 Leitfaden zur Heimvernetzung Zugangstechnologien - drahtgebundene Technologien - drahtlose Technologien Heimnetzwerk Geräte Anwendungen Entertainment & Lifestyle Telefonieren, Fernsehen bzw. Radio hören, Fotos, Videos und Musik austauschen, Spielen, etc Arbeit & Kommunikation SoHo-Anwendungen ausführen, Internet nutzen, etc. Drahtlose Technologien Bluetooth, DECT, RFID, WLAN, ZigBee, etc. Moderne Haushaltsführung Heizung und Licht stromsparend steuern, etc. Sicheres Wohnen Tür und Fenster überwachen, Urlaubssteuerung, etc. Gesundheits & Ehrnährung Bewegungsmelder Lichtsender Rauchmelder Temperatursensor Fenstersteuerung Türkontrolle Drahtgebundene Technologien Ethernet, Powerline, Konnex, etc. Weitere Netzwerkelemente, z.b. Übertragungsmedien, Speicher, Router, etc. Wellness-Bereich steuern, Heimapotheke etc. Äußere Vernetzung Innere Vernetzung Abbildung 1: Visualisierung des Leitfadens 5

8 1.1 Was ist Heimvernetzung? Der Anspruch an ein modernes Zuhause besteht darin, den Bewohnern elektronische Geräte zur Verfügung zu stellen, die ihr Bedürfnis nach Unterhaltung, persönlichem Komfort, Wohnsicherheit und Energieeinsparung in ihrem privaten Wohnbereich befriedigen. Dafür sollten Geräte an das Internet angeschlossen sowie möglichst einfach miteinander verbunden werden können. Sie sollten anschließend miteinander kommunizieren können und nicht als losgelöste Insellösungen nebeneinander stehen. Die Grundlage hierfür ist eine Infrastruktur, die kabelgebunden, drahtlos oder eine Kombination aus beidem ist (s. Abbildung 2). Diese Infrastruktur bildet die Basis der Heimvernetzung und besteht aus zwei sich ergänzenden Anteilen: Der Vernetzung des Wohnraumes mit der Außenwelt (Internet) durch diverse Zugangstechnologien wie DSL oder UMTS und der Vernetzung innerhalb des Wohnraumes mit verschiedenen Geräten aus den Bereichen der Consumer Electronics, der Arbeit und Kommunikation, der Haushaltsführung, Wohnsicherheit sowie aus dem Bereich der Gesundheit und Ernährung. In diesem Leitfaden richtet sich der Fokus auf die innere Vernetzung. 6

9 Leitfaden zur Heimvernetzung Zugangstechnologien - drahtgebundene Technologien - drahtlose Technologien Heimnetzwerk Infrastruktur, d.h. drahtlose und/oder drahtgebundene Technologien Drahtlose Technologien Bluetooth, DECT, RFID, WLAN, ZigBee, etc. Drahtgebundene Technologien Ethernet, Powerline, Konnex, etc. Weitere Netzwerkelemente, z.b. Übertragungsmedien, Speicher, Router, etc. Äußere Vernetzung Innere Vernetzung Abbildung 2: Wesentliche Komponenten der Infrastruktur, im Fokus steht die innere Vernetzung In jedem Wohnbereich gibt es heutzutage eine Vielzahl von Netzen für diverse Anwendungen: das TV-Kabelnetz, das Telefonnetz sowie die Satellitenanlage für Fernsehen, Radio, Telefon und Internet, aber auch Leitungen für Klingel, Türöffner, Sprechanlage usw. Von daher liegt der Gedanke nahe, sie alle zu einem gemeinsamen digitalen Hausnetz zusammenzufassen. Hinweis: Die reinen Kopplungstechnologien, die lediglich zwei Geräte miteinander verbinden wie z.b. HDMI, SCART, etc. bilden keine Vernetzung in dem hier verwendeten Sinne und werden deshalb nicht weiter behandelt. 1.2 Welchen Nutzen hat der Verbraucher von einem vernetzten Heim? Vernetzte Systeme ermöglichen dem Verbraucher eine Steigerung seines persönlichen Komforts, Erhöhung der Wohnsicherheit und Energieeinsparung. Recht weit entwickelt ist z.b. der Bereich der privat genutzten Computer und der Consumer Electronics. Die Vernetzung der Haustechnik ist ebenfalls eine verbreitete Technologie, wenn auch noch nicht so sehr im privaten Wohnumfeld. Die hauptsächlichen Vorteile der einzelnen, schon am Markt verfügbaren Bereiche zeigt die nachfolgende Tabelle: 7

10 Steigerung des persönlichen Komforts* Einfache Übertragung zwischen den Geräten Daten (Dokumente, Fotos, Musik, Videos) lassen sich problemlos zwischen den Geräten und Wohnräumen übertragen. Zentrale Speicherung von Inhalten Daten (Dokumente, Fotos, Musik, Videos) lassen sich zentral speichern und belegen nicht mehrfach Speicherplatz. Zentrale Steuerung der Geräte Erhöhung der Wohnsicherheit Schutz vor Schäden Einbruch, Feuer und Wasserschaden werden erkannt und gemeldet. Simulation von Anwesenheit gegen Einbruch Damit der Wohnraum auch bei Abwesenheit nicht auffällt, ist eine zeitgesteuerte Licht-und Rolladensteuerung sinnvoll. Schlüsselsteuerung Energieeinsparung Reduzierung des Energiebedarfs Durch intelligente Steuerung kann Energie eingespart werden, z.b. Heizung in ungenutzten Räumen reduzieren, Datenspeicher ausschalten, wenn vernetzte Geräte im Standby-Modus sind. Nutzung alternativer Energieformen Durch intelligente Steuerung können alternative Energien genutzt werden, z.b. Tageslicht statt elektrischer Beleuchtung durch Lichtsteuerung. Steigerung der Energieeffizienz Bewohner können ihre Geräte mit einem einzigen Steuergerät/ Fernbedienung zentral ansteuern, der Fernbedienungswirrwarr verschwindet. Automatisches Software-Update möglich Bei Bedarf ist ein Software-Update aller Geräte via Internet möglich. Ersparnis von Zeit durch Automatisierung Durch die Automatisierung bestimmter Zeitabläufe lässt sich Zeit einsparen. * z.b. durch vereinfachte Mediennutzung Einschalten der Alarmanalage und Stromabschaltung beim Verlassen des Wohnraumes. Tür-und Fensterüberwachung Offen stehende Fenster und Türen werden beim Verlassen der Wohnumgebung gemeldet. Abschaltautomatik Automatisches Abschalten von gefährlichen Geräten, wie z.b. Bügeleisen, Kochplatte etc. bei Überschreiten bestimmter Parameter. Durch Kombination diverser Automatismen, wie z.b. automatische Temperaturregelung und Fensteröffner wird die Effizienz gesteigert Tabelle 1: Darstellung der Nutzen für die Verbraucher Die Möglichkeiten der Heimvernetzung werden sich in den nächsten Jahren zunehmend auch an die Bedürfnisse älterer Bewohner anpassen (sog. "Ambient Assisted Living"), d.h. sicheres und unabhängiges Wohnen im Alter. Intelligente Systeme unterstützen dabei die Bewohner bei einer Vielzahl von Abläufen im Sinne der Gesundheit und Barrierefreiheit. 8

11 Leitfaden zur Heimvernetzung 2 Ausgewählte Anwendungen und Geräte im vernetzten Heim Für einen Einstieg in die Thematik der möglichen Anwendungen und Geräte bietet es sich aufgrund der großen Vielfältigkeit an, diese in die folgenden fünf Anwendungsgebiete einzuteilen: Entertainment & Lifestyle, Arbeit & Kommunikation, Haushaltsführung, Wohnsicherheit sowie Gesundheit & Ernährung. Werden Geräte für diese Anwendungen genutzt und tatsächlich auch in das Heimnetzwerk integriert, wachsen die im Heimnetzwerk zu übertragenen Datenmengen mit jedem Zusatzgerät weiter an. Grundsätzlich gilt: Je mehr Geräte vorhanden sind und tatsächlich in das Heimnetzwerk eingebunden werden sollen, umso wichtiger ist der Aufbau eines stabilen Datennetzes, welches die enormen Datenmengen auch flüssig übertragen kann. Daher sollte man die Datenmenge kennen, die bei der jeweiligen Einbindung der Geräte zusätzlich anfällt. Ein Blick auf das Beispiel Entertainment & Lifestyle - Wohnumgebung verdeutlicht, welche Vielzahl von Geräten miteinander vernetzt werden können: Fernseher, Set-Top Boxen, DVD-Player und Recorder, Blu-ray Disc Player, Digitaler Bilderrahmen, Digitale Camcorder und digitale Fotoapparate, MP3-Player und portable Videoplayer (MPEG4), Hi-Fi und Heimkinoanlagen, Spielekonsolen, Mobiltelefone und natürlich auch Computer. Heimnetzwerk Geräte Anwendungen Entertainment & Lifestyle Musik Fernsehen AV- Daten Fotos und Videos Spielen Audio- Daten Arbeit & Kommunikation Telefonieren Internet Moderne Haushaltsführung Heimoffice Heizung Beleuchtung Infrastruktur - Heimnetzwerk Sicheres Wohnen Urlaubssteuerung Schadensvorkehrung Datenmengen wachsen mit jedem Zusatzgerät weiter an AV- Daten Audio- Daten Foto-, AV-Daten AV- Daten Text-, AV-Daten Text-, Foto- Daten Gesundheit & Ernährung Heimapotheke Steuer- Daten Wellness Steuer- Daten Abbildung 3: Mögliche Anwendungen im vernetzten Heim mit den dazugehörigen Datenformaten 9

12 2.1 Entertainment & Lifestyle Zu Hause darf das Vergnügen nicht zu kurz kommen, wie z.b. ein gemütlicher Abend mit Musik oder ein guter Film. Welche Wünsche haben die Verbraucher außerdem? Im weiteren Verlauf wird eine Auswahl von Anwendungen beschrieben, die auf eine Vernetzung mit dem Internet oder weiteren Geräten im Haushalt basieren Telefonieren Festnetztelefonie Internettelefonie nutzen möchte (sogenanntes Voice over Internet Protocol, abgekürzt VoIP). Dabei werden die beim Telefonieren typischen Sprachinformationen zunächst digitalisiert und anschließend paketorientiert über Datennetzwerke übertragen. Bei den Verbrauchern können sowohl IP-Telefone, PCs mit einer speziellen Software sogenannte Softphones, als auch über IP-Adapter angeschlossene klassische Telefone die Verbindung herstellen. Schon beim Telefonieren kann der Aufbau eines Heimnetzwerkes notwendig werden, und zwar dann, wenn der Verbraucher zusätzlich zu der herkömmlichen klassischen 10

13 Leitfaden zur Heimvernetzung IP-Telefon Radio und Musik hören PC & Headset klassisches Telefon VoIP Adapter Abbildung 4: Mögliche Gerätekonstellationen zur IP-Telefonie Typische Datenraten Die bei der IP-Telefonie generierten Daten benötigen in Abhängigkeit vom eingesetzten Kompressionsverfahren eine Bandbreite von rund 100 Kbit/s. Anwendungen Internet-Telefonie (VoIP) Router Typische Datenrate 100 Kbit/s Tabelle 2: Typische Datenrate beim Internet-Telefonieren Zusätzlich zu der Festnetztelefonie haben auch Mobilfunk-Telefone eine hohe Akzeptanz im Wohnumfeld erreicht. Mit dem Mobiltelefon ist es mittlerweile üblich, nicht nur zu telefonieren, sondern auch Fotos aufzunehmen, es zum mobilen Surfen im Internet zu nutzen, SMS Textnachrichten zu senden sowie audiovisuelle Daten (AV) auszutauschen. Anschlussmöglichkeiten an das Heimnetz ergeben sich für moderne Smartphones häufig über eine WLAN-Schnittstelle. Internet Neben dem klassischen UKW-Radio ist es möglich, eine Vielzahl von Radiosendern aus dem Internet via PC, sogenannte Internetradios oder auch über internetfähige Mobiltelefone zu empfangen. Diese Geräte lassen sich dann auch über ein Heimnetzwerk mit der HiFi-Anlage des Heimnetzwerkes verbinden, wodurch die Musik in ansprechenderer Klangqualität als über die Computerlautsprecher wiedergegeben werden kann. Auf dem PC oder eigenständigen Speichergeräten gehaltene Musikstücke lassen sich auf diese Weise ebenfalls in der gesamten Wohnung verteilen und über netzwerkfähige Abspielgeräte (auch Streaming Clients genannt) an das Ohr bringen. Das Internetradio hat sich schon jetzt zu einem attraktiven und in einigen Fällen voll-personalisierten Unterhaltungsmedium entwickelt. MP3-Player Moderne MP3-Player können enorme Musik- und Datenmengen speichern und wiedergeben, mitunter auch Videos abspielen. Darüber hinaus ist ein MP3-Player auch als Speichermedium für beliebige sonstige Daten geeignet. Bestandteil des Heimnetzwerkes werden die Geräte dann, wenn sie z.b. via WLAN mit einer zentralen Musiksammlung oder dem PC kommunizieren. Will man die Daten in kurzer Zeit komfortabel über das Heimnetzwerk übertragen (z.b. bei der Synchronisierung einer ganzen Musiksammlung mit dem PC) ist eine weitaus höhere Datenübertragungsrate als beim reinen Musik-Streaming sinnvoll, um die Übertragungszeiten abzukürzen. 11

14 Typische Datenraten Typische Datenraten Viele Internetradiostationen senden ihre Musik im MP3- Format als sogenannte Streams, d.h. als Internet-Äquivalent zu herkömmlichen Broadcasting-Techniken wie Hörfunk oder Fernsehen. Anwendungen Internetradio Musikstücke Typische Datenrate 64 Kbit/s zwischen Kbit/s je nach Qualität Tabelle 3: Typische Datenraten beim Internetradio und Musikstreams hören Anschlussmöglichkeiten Ein Internetradio bzw. netzwerkfähiges Abspielgerät kann drahtlos oder leitungsgebunden an das heimische Netzwerk angeschlossen werden. Bei den typischen Datenraten ist zu unterscheiden, ob auf dem Fernseher einfache Videos aus dem offenen Internet (z.b. YouTube, Tagesschau.de, ZDF Mediathek etc.) angeschaut werden sollen, oder ob man sich für IPTV entscheidet. Bei IPTV wird das komplette Fernsehsignal in gewohnter digitaler TV-Qualität nicht über das TV-Kabel, über die DVB-T/S Antenne oder Sat-Antenne angeliefert, sondern über Internetprotokoll (IP) in moderne Breitbandverbindungen (DSL, VDSL) eingespeist. Um den Empfang zu ermöglichen, wird eine Set-Top-Box an den Fernseher und das Internet angeschlossen. Diese sorgt dann für den Empfang des Fernsehsignals in gewohnt hochwertiger TV-Qualität. Bei IPTV Übertragungen ist darüber hinaus sogar hochauflösende HD-TV Qualität realisierbar. Nutzt der Verbraucher HD-TV, steigt die notwendige Datenrate nochmal deutlich an und stellt spätestens dann allerhöchste Anforderungen an die Übertragungsqualität im eigenen Heimnetzwerk Fernsehen Viele Verbraucher wollen schon jetzt auf ihren Flachbildschirmen am liebsten nicht nur Fernsehen, sondern auch ihre Fotos sowie Filme und Videoclips aus dem Internet ansehen. Immer mehr Hersteller gehen auf diese Wünsche ein und bringen hybride Fernsehgeräte heraus, die neben der klassischen Antennenbuchse einen integrierten Anschluss für das offene Internet und damit auch das Heimnetzwerk besitzen. Viele Inhalte-Produzenten reagieren ebenfalls auf diese Innovation mit speziellen, auf das Fernsehen abgestimmten Internetformaten. Darüber hinaus ist geplant, dass bei einigen TV-Sendern laufende Fernsehsendungen mit Internetinhalten verlinkt werden. Dadurch lässt sich eine Reihe von Zusatzapplikationen auf dem Fernseher nutzen, die über den passiven TV-Konsum weit hinausgehen. Bei einfachen und kostenlosen Videoangeboten aus dem offenen Internet ist die Bildqualität hingegen oft gegenüber einem normalen TV-Signal bekanntlich deutlich vermindert, um Übertragungskapazität zu sparen. Entsprechend sind die Anforderungen an das heimische Netzwerk nicht ganz so hoch, wobei auch hier der Trend zu höher Qualität und damit höheren Datenraten geht (YouTube HD). Anwendungen Internetvideos geringer Qualität Internetvideos höherer Qualität Typische Datenrate ca. 500 Kbit/s - 5 Mbit/s ca Mbit/s Tabelle 4: Typische Datenraten beim Fernsehen 12

15 Leitfaden zur Heimvernetzung Fotos und Videos anschauen Internet nutzen Die Nutzung von Bildern hat sich gewandelt. Seit diese in digitaler Form verwendet werden können, haben sich dem Verbraucher vielfältige neue Gestaltungsmöglichkeiten eröffnet: das Bearbeiten seiner aufgenommenen Fotos mittels Software am Heim-Computer und das Archivieren auf verschiedenen Speichermedien wie Festplatten, Heimnetzwerkspeichern, CDs bzw. DVDs, Speicherkarten oder auch im Internet. Für die Anzeige bieten sich verschiedene Möglichkeiten an - über den Fernseher, den Computer, einen digitalen Bilderrahmen oder das Mobiltelefon. Der Vorteil eines Heimnetzwerkes ist aber, dass die Bilder auf einem zentralen Speicher liegen und von dort oder vom Internet je nach Freigabe von allen genannten Geräten auch gleichzeitig abgerufen werden können. Videos unterscheiden sich in dieser Hinsicht kaum von Fotos, denn auch sie können statt von diversen klassischen Speichermedien auch aus dem Internet oder dem Netzwerkspeicher im Heim abgerufen und auf Fernseher, PC, Mobiltelefon etc. angeschaut werden. Streaming Clients oder auch Spielekonsolen ermöglichen die Anzeige am Fernseher, falls dieser diese Möglichkeit selbst nicht anbietet. Typische Datenraten bei der Übertragung im Heimnetzwerk Anwendungen Digitale Bilder Videos Typische Datenrate Kein kontinuierlicher Datenstrom nötig; soll ein Bild innerhalb einer Sekunde angezeigt werden, ergeben sich bei einer Bildgröße von z.b. 3 MByte etwa 24 Mbit/s Abhängig von Qualität bzw. Kompression bis zu 20 Mbit/s für HD-Videos Die schnellen Internetzugänge haben die Lebens- und Konsumgewohnheiten der Verbraucher verändert. Eine Vielzahl schaut sich Videos im Internet an oder stellt eigene digitalisierte Inhalte in jedweder Form (Text, Audio, Video und Bild) vermehrt ins Netz und teilt auf diese Weise die spannenden Erlebnisse der Familie, Freunden und Bekannten mit oder tauscht diese mit anderen Internet-Usern aus. Dadurch entstehen soziale Netzwerke und umfangreiche Communities ein Phänomen, welches sich mit wachsender Konvergenz der Netze zunehmend auch auf den Mobilfunksektor und das Fernsehen übertragen wird. Desweiteren wird Musik heruntergeladen und Internetradio gehört. Je umfangreicher das Internet genutzt wird, desto höherwertiger muss ein Heimnetzwerk ausgelegt werden. Typische Datenraten Anwendungen Typische Datenrate , Websurfen ca. 1-5 Mbit/s Tabelle 6: Typische Datenraten beim Internet surfen Spielen Die Spielekonsolen sind inzwischen schon leistungsfähige Computer, die immer bessere Grafiken ermöglichen. Das Spiel mit anderen Spielern wird mitunter sogar ins Internet verlegt. So ausgerüstet kann man mit der Spielekonsole auch aus dem Internet heruntergeladene Filme und Musik speichern, im Heimnetzwerk verteilen und hochaufgelöste Filme von einem eingebauten Blu-ray- DVD Laufwerk abspielen. Aber auch Online-Spiele im Internet über den PC sind ein fester Bestandteil der elektronischen Welt. Tabelle 5: Typische Datenraten bei Fotos und Videos 13

16 Typische Datenraten Daten werden über den im Heimnetzwerk gemeinsam genutzten Internetzugang übertragen - beim Spielen und für das Herunterladen weiterer Spiele sowie bei Softwareaktualisierungen. Anwendungen Online Spiele Spielekonsolen Tabelle 7: Typische Datenraten beim Spielen Typische Datenrate In der Regel wenige Kbit/s Wenige Kbit/s beim Spielen Einige 100 Kbit/s bei Nutzung als Musikzuspieler von einem Netzwerkspeicher Bis zu 20 Mbit/s beim Abrufen von HD- Videos von einem Speicher Desktops in ein Heimnetzwerk einfügen und bei Bedarf auch untereinander vernetzen. Daten & Anschlussmöglichkeiten Computer können alle Datentypen verarbeiten, wie Text, Audio und Videodateien. Die Daten werden beispielsweise aus dem Internet oder von einer externen Festplatte auf den Computer geladen und übertragen - lokal zu verbundenen Geräten, wie Drucker, PDA oder Mobiltelefon oder öffentlich ins Internet. Zur Archivierung der Daten kann man sie dann auf dem Computer oder einer externen Festplatte speichern, auf CD/DVD brennen, oder an einen externen Speicherplatz im Internet übertragen. Die Rechner im Heimnetzwerk sollten eine Vielzahl von Ein- und Ausgängen aufweisen und mit wenig Aufwand nachrüstbar sein. Dazu gehören nach Möglichkeit ein drahtloser und zusätzlich mindestens ein leitungsgebundener Netzwerkanschluss. 2.2 Arbeit & Kommunikation - Home- Office Durch die zunehmende Flexibilisierung der Arbeitswelt ist es vorteilhaft, auch von zu Hause aus eine Reihe von Anwendungen zum Arbeiten nutzen zu können, wie z.b. s lesen und beantworten, im Kalender Termine koordinieren, Kontakte im Adressbuch eintragen sowie im Internet zu recherchieren. Die Ergebnisse können anschließend auf einem PC, Smartphone, PDA etc. bearbeitet und bei Bedarf auch ausgedruckt bzw. gescannt werden. Drucker Als Besitzer eines Heimnetzwerkes hat man den Vorteil, dass nicht für jeden Computer ein eigener Drucker gekauft zu werden braucht, sondern ein einziger zentral ansteuerbarer Drucker von allen im Netzwerk eingebundenen Computern gemeinsam genutzt werden kann. Durch die Kosteneinsparung bei der Anschaffung nur eines Gerätes könnte in ein leistungsfähigeres Gerät investiert werden. Man kann von überall im Haushalt aus drucken, ohne dass ein Rechner hochgefahren werden muss, an dem der Drucker über klassische USB-Kabel angeschlossen ist. In diesem Abschnitt werden ausgewählte, für die Heimarbeit wichtige Geräte beschrieben: Computer Computer sind die Grundbausteine in einem Netzwerk. Man kann sowohl mobile Laptops als auch stationäre Anschlussmöglichkeiten Bei einem Multifunktionsdrucker mit integrierter Scanbzw. Faxfunktion werden die Inhalte nicht nur ausgedruckt, sondern der Druckeranschluss kann seinerseits auch digitale Daten ans Netzwerk senden. 14

17 Leitfaden zur Heimvernetzung An einem Netzwerk-Drucker muss eine Ethernet-Schnittstelle vorhanden sein. 2.3 Moderne Haushaltsführung An die moderne Haushaltsführung werden von den Bewohnern Wünsche geäußert, die ein behagliches und komfortables Leben in der eigenen Wohnumgebung ermöglichen sollen. Folgendes ist bereits jetzt schon möglich: Abdunkelung: Die Ansteuerung von Jalousien, Markisen und Rollläden erfolgt neben einer Zeitschaltautomatik zusätzlich auch über eine Helligkeits- und Windsensorik. Barrierefreiheit: Die im Heimnetzwerk angeschlossenen Geräte und Anwendungen lassen sich von jedem Bewohner über ein einfach gestaltetes Bedienungskonzept barrierefrei ansteuern, d.h. die gesamte Technik kann von mobilitätseingeschränkten Menschen auch ohne fremde Hilfe genutzt werden. Medien und Einrichtungen so gestalten, dass sie von jedem Menschen unabhängig von einer eventuell vorhandenen Behinderung uneingeschränkt benutzt werden können Beleuchtung: Den individuellen Vorlieben entsprechend stellt sich die Beleuchtung automatisch für jeden Raum separat ein. Auf ein einziges Steuersignal hin - z.b. beim Abschließen der Haustür - schalten sich alle Lichter aus. Heizung: Die Temperatur wird Personen- und Raumspezifisch geregelt. Um Heizenergie zu sparen und damit unsere Umwelt zu schonen, wird die Heizungs-Temperatur bei Abwesenheit der Bewohner oder bei geöffneten Fenstern gesenkt. Im Gegenzug kann kurz vor Eintreffen die Heizung von unterwegs aus wieder hochgeregelt werden, z.b. via Handy. Lüftung: Bei sich verändernder Luftqualität, z.b. beim Kochen, werden Fenster geöffnet oder Lüfter gezielt geschaltet. Klima: Heizung, Lüftung und Jalousien stimmen sich untereinander ab und erzeugen so ein energieoptimiertes, angenehmes Klima. Gartenpflege: In Abhängigkeit von den Wetterbedingungen wird der Garten bewässert und bei Bedarf wird der Rasen auch maschinell gemäht. Energieeinsparung: Ein wichtiger aufkommender Trend ist das erhöhte Umweltbewusstsein der Verbraucher. Produkte, die über Öko-Modi oder Energiesparoptionen verfügen, erreichen einen zunehmend größeren Marktanteil. Transparenz über die Einspareffekte lassen sich im Rahmen der Heimvernetzung, z.b. durch intelligente Stromzähler erzielen. Ersparnisse ergeben sich darüberhinaus auch durch die im Netzwerk abgestimmte intelligente und nur noch im Bedarfsfalle generierte Zuschaltung oder Abschaltung von energieverbrauchenden Geräten. Die Anschlussmöglichkeiten werden in Abschnitt 3.3 näher erläutert. 2.4 Sicheres Wohnen An ein modernes zu Hause werden vielfältige Forderungen in Bezug auf die Sicherheit der Wohnumgebung und der darin befindlichen Bewohner gestellt. Mögliche Vorkommnisse und Schutzsensoren sind in Abbildung 5 dargestellt. 15

18 2.5 Gesundheitspflege & Ernährung Ein vernetztes Heim kann die Bewohner in ihrem Vorhaben unterstützen, eine gesunde Lebensweise zu führen. Die folgenden Beispiele hören sich zwar nach Zukunftsmusik an, werden aber bereits in Studien und Versuchen erprobt: Abbildung 5: Mögliche Vorkommnisse und Schutzsensoren zur Erhöhung der Wohnsicherheit [1] Schadensmeldung bzw. Vorkehrung: Einbruch, Feuer und Wasserschaden werden erkannt und z.b. auf ein Mobiltelefon oder an den Arbeitsplatz gemeldet. Umfassende Überwachungsmöglichkeiten im Innen- und Außenbereich, Überfall- und Panikknopf mit Weitermeldung an externe Sicherheitsdienste, Videoüberwachung mit TV-Anbindung usw. Schlüsselsteuerung: Einschalten der Alarmanlage und Stromabschaltung, z.b. Bügeleisen, Kochplatte, etc. beim Verlassen des Hauses durch Umdrehen des Türschlüssels. Tür- und Fensterüberwachung: Melden offen stehender Fenster, Türen und Tore beim Verlassen der Wohnumgebung oder vor dem Schlafengehen. Urlaubssteuerung: Damit der Wohnraum auch bei Abwesenheit nicht auffällt, verfügt es über eine Anwesenheitssimulation mit zeitabhängiger Steuerung von Beleuchtung, Jalousien und Rollläden. Küchen Assistent: Übernimmt die Vernetzung von Küchengeräten zur Zubereitung von gesunden Mahlzeiten und dient darüber hinaus als Kommunikationsmedium zu den anderen Bewohnern. Smarter Kühlschrank: Überprüft die Haltbarkeit der im Kühlschrank lagernden Lebensmittel und bestellt ggf. automatisch nach, z.b. Mineralwasser, etc. Heimapotheke: Die Heimapotheke überprüft automatisch den Bestand bzw. das Verfallsdatum von Medikamenten und bestellt ggf. automatisch nach. Wellness-Bereich: Im Wellness-Bereich mit z.b. Sauna und Whirlpool macht eine kombinierte Regelung von Temperatur, Licht, Musik, Düften etc. den Aufenthalt zu einem Erlebnis. 2.6 Nutzungsszenarien In diesem Abschnitt werden drei, aufeinander aufbauende Szenarien aus dem Anwendungsgebiet Entertainment & Lifestyle vorgestellt, wobei sich der Umfang der Anwendungen und Geräte von Szenario-1 zu Szenario-3 erhöht. Die Szenarien können in jeglicher Wohnform (Neubau, Altbau, Eigentum, Mietwohnung) auftreten. In einem Haushalt werden in Abhängigkeit von den Lebensumständen (Single- bzw. Mehrpersonenhaushalt, Anzahl der User) den präferierten Anwendungen und Datenraten (z.b. Radio hören, Fernsehen) Ausstattung mit Geräten (z.b. Flachbild-TV, digitale Fotokamera, PC, Mobiltelefon) und 16

19 Leitfaden zur Heimvernetzung Nutzungsverhalten unterschiedliche Datenmengen (Traffic) generiert bzw. geladen. Dies ist vereinfacht und exemplarisch in der folgenden Abbildung 6 dargestellt. Nachfolgend die angesprochenen drei Szenarien: Szenario-1 beinhaltet IP-Telefonie, Web-Radio, Spiele und surfen im Internet: Anwendungen Typische Datenrate IP-Telefonat 100 Kbit/s Web-Radio 64 Kbit/s Spiel 20 Kbit/s Surfen mit Webvideos 1-5 Mbit/s Gesamtdatenrate 6 Mbit/s Kbit/s, Spiel rund 20 Kbit/s und surfen im Internet mit Webvideos rund 1-5 Mbit/s charakteristisch sind. Damit ergibt sich eine Gesamtdatenrate von rund 6 Mbit/s. Szenario-2 beinhaltet zusätzlich noch Musik und Videos vom Heimnetzwerkspeicher Anwendungen Typische Datenrate IP-Telefonat 100 Kbit/s Web-Radio 64 Kbit/s Spiel 20 Kbit/s Surfen mit Webvideos 1-5 Mbit/s Musik 320 Kbit/s Video in HD 20 Mbit/s Gesamtdatenrate 25 Mbit/s Tabelle 8: Benötigte Bandbreite für Szenario-1 Tabelle 9: Benötigte Bandbreite für Szenario-2 Aus der Tabelle wird deutlich, dass für die Anwendungen Telefonie 100 Kbit/s, gewöhnliches Web-Radio rund 64 Szenario 3 Szenario 2 Heimnetzwerk Geräte Anwendungen Telefonieren 100 Kbit/s Web-Radio 64 Kbit/s Szenario 1 Spielen 20 Kbit/s Internet surfen 1-5 Mbit/s Szenario 1 6 Mbit/s Szenario 2 25 Mbit/s Szenario 3 50 Mbit/s Musik hören 320 Kbit/s HD-Video 20 Mbit/s IPTV 25 Mbit/s Innere Vernetzung Abbildung 6: Darstellung des anwendungsbedingten Datenaufkommens von Szenario1 bis zu Szenario3 17

20 Für Musik in MP-3-Qualität sind 320 Kbit/s und Videos im hochauflösenden HD-Format bis zu rund 20 Mbit/s typisch. Die Gesamtdatenrate beträgt hier rund 25 Mbit/s. Szenario-3 berücksichtigt zusätzlich noch IPTV beispielsweise möglich auf einem TV-Gerät einen Sender in HD-Auflösung anzuschauen, während parallel dazu auf zusätzlichen Geräten je ein weiteres HD- und ein SD- Signal aufgenommen werden können. Weitere Kombinationen sind ebenso durchführbar. Anwendungen Typische Datenrate IP-Telefonat Web-Radio Spiel Surfen mit Webvideos Musik Video in HD IPTV Gesamtdatenrate (abhängig von der Anzahl gleichzeitig geschauter Fernsehkanäle) * HD: High-Definition SD: Standard-Definition 100 Kbit/s 64 Kbit/s 20 Kbit/s 1-5 Mbit/s 320 Kbit/s 20 Mbit/s 25 Mbit/s (z.b. 1 HD geschaut, 1 HD + 1 SD* aufgenommen) 50 Mbit/s Wie man aus den Tabellen 8-10 erkennen kann, ergibt sich in Abhängigkeit von den jeweiligen Anwendungen ein Bandbreitenbedarf von rund Mbit/s. Die Tendenz ist aufgrund neuer Entwicklungen, wie z.b. 3D-TV steigend. Aus diesen Datenraten lassen sich dann unter Berücksichtigung der restlichen Parameter, wie z.b. Teilnehmeranzahl und Nutzungsverhalten, die Anforderungen an die Heimvernetzung für einen Single- bzw. Mehrpersonenhaushalt ableiten. Niedrige Datenraten der einzelnen Szenarien bedeuten aber nicht, dass auch das Heimnetzwerk nur geringe Datenraten unterstützen muss. Je mehr Verkehr das Heimnetzwerk erlaubt, desto kürzere Wartezeiten gibt es beim Laden und Kopieren von Dateien. Tabelle 10: Benötigte Bandbreite bei einer Vielzahl von Anwendungen im Szenario-3 In Szenario-3 gelangt man zu einer Datenrate von rund 50 Mbit/s. Der große Vorteil von IPTV ist, dass mehrere Datenströme gleichzeitig genutzt werden können. Es ist 18

21 Leitfaden zur Heimvernetzung 3 Welche Heimvernetzungstechnologien stehen heute zur Verfügung? In einem vernetzten Heim werden, wie zuvor gezeigt, durch eine Vielzahl von Geräten Daten generiert, die verarbeitet und innerhalb oder außerhalb der Wohnumgebung verwertet werden wollen. In diesem Leitfaden liegt der Fokus auf den hausinternen Netzwerk-Technologien. Diese Technologien können drahtlos, leitungsgebunden oder als eine Kombination aus beiden konzipiert sein und ermöglichen die einfache Vernetzung von Geräten der Unterhaltungselektronik (z.b. Fernseher, Set-Top-Boxen, etc.) mit Geräten der Informations- und Kommunikationstechnik (z.b. PC, Drucker, etc.), sowie die Einbindung von Elektro-Haushaltsgeräten (z.b. Herd, Kühlschrank, etc.) mit gebäudetechnischen Einrichtungen (z.b. Jalousien, Türöffner, etc.). Die Heimnetzwerke variieren zwar in Bezug auf ihre Größe und Leistungsparameter, besitzen aber alle immer die folgenden fünf Elemente: 1. Daten, die von einem Sendegerät zu einem Empfangsgerät übertragen werden sollen, z.b. in Form von Textnachrichten, Audio- oder Videodaten. Die Daten werden dabei zunächst gefiltert und wenn nötig digitalisiert, bevor sie drahtlos über Funk oder leitungsgebundene Kanäle an den jeweiligen Empfänger übermittelt werden können. 2. Geräte, z.b. digitale Camcorder, Mobiltelefone, Notebooks, die in einem Netzwerk ihre Daten untereinander austauschen wollen. 3. Protokolle, sind Vorschriften, die beschreiben wie Daten gesendet, weitergeleitet, empfangen und zu interpretieren sind, damit Heimnetzwerke einwandfrei arbeiten können. Die meistverwendeten Basisprotokolle sind IP (Internet Protocol) und TCP (Transmission Control Protocol). 4. Übertragungsmedien stellen den drahtlosen bzw. leitungsgebundenen Kanal bereit, über den die Daten übertragen werden. Auf dem Pfad zwischen Sendegerät und Empfangsgerät können diese Medien mehrfach wechseln. Es gibt: Netzwerk-Kupferkabel (im Sprachgebrauch auch Ethernet-Kabel genannt) Koaxialkabel Lichtwellenleiter Funkstrecken. All diese Übertragungsmedien besitzen unterschiedliche Charakteristika, die sie für bestimmte Netzwerksituationen auszeichnen. Bei der Auswahl eines Übertragungsweges sollten folgende Leistungsmerkmale beachtet werden: die von den einzelnen Geräten geforderten Datenübertragungsraten (Bit/s) die Reichweite des Signals (Meter) im jeweiligen Medium die Umgebung (Störfaktoren), in der die Medien eingesetzt werden sollen und die Kosten (Euro) der Installation. Anmerkungen zu Übertragungsraten: Jedes Medium überträgt die Daten mit einer anderen Geschwindigkeit (Bit/s). Es gibt zwei Möglichkeiten diese zu beschreiben: theoretisch als Datenübertragungsrate (Bruttowert) und praktisch als Datendurchsatz (Nettowert). Die Brutto-Datenübertragungsrate beschreibt die Datenmenge, die ein Medium in einem Zeitintervall theoretisch übertragen kann. Dieser Wert wird in der Realität aufgrund von Protokolloverhead und Steuerdaten, Störsignalen, mehreren sich beeinflussenden Geräten und anderen Fehlern nicht erreicht. 19

22 Der Datendurchsatz hingegen gibt die tatsächliche Menge an Nutzdaten an, die über ein Netz übertragen werden kann. Dabei werden auftretende Steuerdaten nicht mitgerechnet. Es ist sinnvoll, Netzwerke auf der Basis des erwarteten Durchsatzes und der tatsächlichen Datenraten zu planen. 5. Netzwerkgeräte sorgen dafür, dass die Daten korrekt vom Sender zum Empfänger gelangen, wobei sie eine Vielzahl von Netzwerkkomponenten und Übertragungsmedien passieren können. Abschließend gelangen die Daten zum Empfänger, so dass dieser sich die Nachricht über den auf seinem Gerät installierten Dienst anzeigen lassen kann. 3.1 Übersicht über drahtlose Funktechnologien Die Entwicklung in Richtung drahtloses Zuhause hat große Fortschritte gemacht. Drahtlose Funktechnologien wie z.b. WLAN, Bluetooth, DECT, RFID, ZigBee etc. ermöglichen es, ein Heimnetzwerk komfortabel, flexibel und relativ kostengünstig einzurichten. Dabei haben drahtlose Technologien aber auch recht enge physikalische Grenzen, die vielen Verbrauchern weniger bekannt sind. Drahtlose Technologien können durch Hindernisse (Mauern, Trennwände, Türen etc.) gedämpft werden. Dadurch können die Angaben über die Datenübertragungsraten erheblich von den realisierten Werten abweichen. Der folgende Abschnitt zeigt einen Überblick über ausgewählte Technologien und ihre Leistungsmerkmale, wie Datenübertragungsraten, Teilnehmeranzahl und Reichweite auf. 20

23 Leitfaden zur Heimvernetzung Abbildung 7: Beispielhafter Einsatz von drahtlosen Technologien im vernetzten Heim [2.] WLAN Die Wireless Local Area Network -Technologie bezeichnet einen räumlich begrenzten drahtlosen Geräteverbund bestehend aus z.b. PCs, Spielekonsolen, Mobiltelefonen und Festplattenspeicher, die im Idealfall über eine Entfernung von bis zu hundert Meter hinweg miteinander kommunizieren können. bei g bis hin zu 600 Mbit/s bei n. Das aktuell weit verbreitete 54 Mbit/s WLAN transportiert nur unter idealen Bedingungen einen Datenstrom etwa von einer DVD oder DVB-Aufzeichnung, sodass man ihn mit einem Streaming Client frei von Störungen genießen kann; HDTV-Daten oder ein zweiter Client überfordern g bereits, dafür muss man zum neuen 11n-WLAN mit 600 Mbit/s Datenrate greifen. Die Brutto-Datenübertragungsrate variiert je nach Standard zwischen 11 Mbit/s bei b, über 54 Mbit/s WLAN [Varianten] Brutto-Datenübertragungsraten [bit/s] Typischer Datendurchsatz [bit/s] Mbit/s 1 Mbit/s 100 m a 54 Mbit/s 23 Mbit/s 120 m b 11 Mbit/s 4 Mbit/s 140 m g 54 Mbit/s 20 Mbit/s 140 m n Mbit/s Mbit/s 250 m Reichweiten unter Laborbedingungen [m] Tabell 11: Übersicht über ausgewählte WLAN-Varianten 21

24 Die angegebenen Datengeschwindigkeiten erreicht ein WLAN-Netz trotzdem nur unter optimalen Bedingungen, z.b. bei zwei Geräten im selben Wohnraum. Sobald ein Hindernis zwischen diesen Geräten steht, ist die Geschwindigkeit in der Regel langsamer. Über mehrere Wände und Decken ist unter Umständen auch gar keine Verbindung möglich oder wenn, dann nur eine sehr langsame. Darüber hinaus teilen sich alle Teilnehmer, also z.b. auch Nachbarn im selben Haus, die Kapazität des gemeinsam benutzten Mediums Funk, also die verfügbare Bandbreite auf den zulässigen Frequenzen. Nicht selten sind gerade in Großstädten 10 oder mehr Funknetze gleichzeitig zu empfangen, also teilen sich dann auch alle Nutzer die verfügbaren Kapazitäten. Obendrein bleibt wegen der unumgänglichen Zugriffssteuerung vom Bruttodurchsatz aktueller WLANs netto nur etwa die Hälfte übrig. Die Leistungsfähigkeit der WLAN-Technologien wird anhand des folgenden Beispiels deutlich: Bei einem typischen Datendurchsatz von 20 Mbit/s lässt sich der auf einer DVD befindliche Inhalt von 4,7 GByte in rund 30 Minuten über das Heimnetzwerk verschieben 4,7 Gbyte * 8 Bit Übertragungszeit ~ = s, 20 Mbits/s während dies mit dem neuen Standard n in rund 5 Minuten erfolgen kann 4,7 Gbyte * 8 Bit Übertragungszeit ~ = 313 s. 120 Mbits/s Die Vorteile von WLAN-Einrichtungen sind u.a. Mobilität, Flexibilität und Unabhängigkeit von baulichen Gegebenheiten, einfache Konfiguration in den Endgeräten, weltweite Standardisierung und lizenzfreier Betrieb. Bedingt durch die Übertragung der Daten über eine Luftschnittstelle sind besondere Schutzmaßnahmen gegen Abhören vorzusehen. Für die Sicherheit der Funksignale sorgt die Verschlüsselung, die heute meist per WPA (Wi-fi Protected Access) erfolgt. Fazit: Die WLAN-Technologie ist als Erweiterung des Heimnetzwerkes für z.b. ein mobiles Notebook oder zur Einbindung von WLAN-fähigen Mobiltelefonen geeignet. Doch denkt man daran, WLAN als alleinige Infrastruktur für das gesamte Heim zu implementieren, sollte die Funktionsweise im Vorfeld ausprobiert werden, da keine genauen Abschätzungen und Vorgaben (z.b. Dämpfungsfaktoren, Störungen etc.) möglich sind Bluetooth Bluetooth ist ein standardisiertes Funkverfahren zur stromsparenden drahtlosen Sprach- und Datenkommunikation von bis zu 255 Geräten, wobei lediglich 8 Geräte, wie z.b. Handys mit einem drahtlosen Kopfhörer, Notebook, Drucker etc. über eine kurze Reichweite von bis zu maximal 100 Metern gleichzeitig kommunizieren können. Geräte mit Bluetooth-Technologie erkennen sich automatisch und bauen eine Netzwerkverbindung auf. Seit der Version 3.0 High Speed lassen sich Videoclips, Musikstücke und Fotos mit einer Übertragungsrate von bis zu 24,0 Mbit/s übertragen. Die Bluetooth-Technologie unterstützt die verschlüsselte Datenübertragung. Störungen können jedoch z.b. durch Mikrowellenherde, schnurlose Telefone und Garagentoröffner, die im gleichen Frequenzbereich arbeiten, hervorgerufen werden DECT DECT Digital Enhanced Cordless Telecommunications bezeichnet einen Standard für digitale Schnurlostelefonie, bei der mehrere mobile Endgeräte mit bis zu 32,0 Kbit/s bei einer Reichweite von bis zu 50 Metern miteinander in Wohnräumen kommunizieren können. Darüber hinaus können auch schnurlose Datennetze mit entsprechenden Datenfunk-Geräten auf DECT-Basis betrieben werden. In so genannten DECT Application Profiles sind Kommunikationsdienste für spezielle Anwendungen definiert. Der Packet Radio Service DPRS und das Multimedia Access 22

25 Leitfaden zur Heimvernetzung Profile DMAP ermöglichen z.b. Datenkommunikation mit höheren Datenraten von bis zu 2 Mbit/s. Neu hinzugekommen ist der Standard DECT CAT-iq ( Cordless Advanced Technology - internet and quality ) für DECT-Telefonie, bei dem herkömmliche Telefonanwendungen mit IP-Netzen verknüpft werden. So lassen sich neue Anwendungen wie Internetradio bei Schnurlostelefonen nutzen. Gleichzeitig wird durch neue Sprachcodecs die Sprachqualität verbessert. Ein weiterer Vorteil ist die bessere Kompatibilität von Geräten verschiedener Hersteller Konnex-RF Mit Konnex-RF wird der aus der Haus- und Gebäudesystemtechnik bekannte Konnex-Standard um eine drahtlose Variante für bis zu 64 Geräten pro Linie, wie Heizung, Beleuchtung, Jalousien, Belüftung und Sicherheitstechnik mit 9,6 Kbit/s ergänzt. Der Standard unterscheidet dabei Geräte, die sowohl senden und empfangen, und solche, die nur als Sender fungieren. Diese können energieeffizient realisiert werden, da sie nicht durchgehend aktiv sein müssen RFID Das Radio Frequency Identification -Verfahren eignet sich zur drahtlosen Identifikation von Gegenständen und Personen über eine Entfernung von bis zu 20 Metern. Dabei werden die Daten mit maximal 200 Kbit/s übertragen. Aktuell wird RFID verstärkt zur Lagerverwaltung eingesetzt, interessant für spätere Heimanwendungen sind aber auch Kühlschränke, Mikrowellen-Herde etc., die ein Lebensmittel am RFID-Aufkleber erkennen und dann automatisch über die Haltbarkeit bzw. mögliche Zubereitungstipps informieren Wireless-USB Wireless Universal Serial Bus ist eine High-Speed Technologie zur drahtlosen Verbindung zwischen einem zentralen Gerät und max. 127 diversen Geräten, wie z.b. Tastatur, Maus, Fotokamera, Drucker u.v.m. Ultra Wideband UWB, das die funktechnische Basis bildet, arbeitet mit sehr hohen Übertragungsraten von maximal 480 Mbit/s bei Entfernungen von bis zu 3 Metern ZigBee ZigBee ist ein Standard für drahtlose Anwendungen, wie z.b. Sensor- und Steuernetzwerke in der Heimautomatisierung sowie im Bereich der Steuerung von Unterhaltungselektronik und IT-Geräten. Hauptaugenmerk liegt dabei auf einem geringen Energieverbrauch, damit batteriebetriebene Geräte über einen langen Zeitraum von mehreren Monaten bis zu mehreren Jahren ohne Austausch betrieben werden können. Dafür stellt ZigBee bewusst eine vergleichsweise geringe Datenrate von bis zu 250 Kbit/s auf Kurzstrecken von 10 bis ca. 100 Metern zur Verfügung. Neben den drahtlosen Funktechnologien im nahen Wohnbereich sind auch die drahtlosen Zugangstechnologien von Interesse, da man mit Ihnen ebenfalls die im Heim vernetzten Geräte von außen ansteuern kann GSM Der Global System for Mobile Communication"-Standard basiert auf Funkzellen und eignet sich für die Sprachtelefonie sowie Short Message Services bei 9,6 bzw. 14,4 Kbit/s, während Smart-Phones, Notebooks und PDAs bevorzugt Daten über das Mobilfunknetz mit dem darauf aufbauenden GPRS (General Packet Radio Service) mit einer maximalen Datenrate von bis zu 171 Kbit/s bzw. EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) mit einer 23

26 realistischen Datenrate von 110 Kbit/s bei voller Mobilität und 220 Kbit/s im stationären Betrieb übertragen UMTS Das "Universal Mobile Telecommunications System" ist bestrebt, die Kommunikation über GSM mit einem erweiterten Leistungsspektrum abzulösen. Vor allem im Bereich der Multimediatechnik zur Übertragung von Videos, Musik und Fotos werden dank der hohen Übertragungsraten von bis zu 2 Mbit/s neben den Sprach- und Audiodiensten, schnelle Videodienste sowie Daten- und Internetzugriff angeboten. Das auf dem UMTS-Standard basierende Verfahren HSDPA/HSUPA (Highspeed Downlink/ Uplink Packet Access) ermöglicht darüberhinaus theoretische Datenraten bis zu ca. 14 Mbit/s im Download. Aktuell angebotene Downloadraten gehen bis zu 7,2 Mbit/s bzw. Uplink von bis zu 3,6 Mbit/s. Was letztendlich z.b. auf dem Smartphone erreicht wird, hängt von vielen Faktoren ab, wie Anzahl der gleichzeitigen Nutzer in der Funkzelle, Geschwindigkeit mit der sich der Empfänger bewegt, Entfernung zur Funkantenne WiMAX Die Worldwide Interoperability for Microwave Access ist eine Funktechnologie für breitbandige, bidirektionale High-Speed-Übertragungen im Zugangsnetz mit ca. 75 Mbit/s bei einer Reichweite von bis zu 50 Kilometer bei freier Sicht und idealen Bedingungen. Diese Technologie eignet sich für stationäre und mobile Endgeräte und kann ganze Stadtteile und Haushalte per Funk auch dort mit schnellen Internetzugängen ausstatten, wo leitungsgebundene Dienste wie DSL nicht zur Verfügung stehen. Die folgende Tabelle fasst die Kenngrößen der vorgestellten drahtlosen Technologien zusammen: Technologien [drahtlos] Max. Brutto- Übertragungsraten [bit/s] Max. Reichweiten [ohne Hindernisse in m] Geräte [Anzahl] Verbindende Anwendungen [ausgewählte Bsp.] Bluetooth 24 Mbit/s 100 m 8 aktive Geräte Handy & Headset, Notebook & Drucker DECT 2 Mbit/s 50 m 12 aktive Geräte Schnurlostelefone Konnex RF 9,6 Kbits/s - 64 Geräte je Linie Heimautomation RFID 200 Kbits/s 20 m - Gegenstände & Personen-Identifikation Wireless-USB 480 Mbit/s 3 m 128 aktive Geräte Tastatur & Maus, Fotogerät & Drucker WLAN 11 bis 600 Mbit/s 250 m - PC s, Spielekonsolen, Handys etc. ZigBee 250 kbits/s 100 m 255 aktive Geräte Sensor- & Steuernetzwerke GSM, GPRS, EDGE 220 kbit/s Zugangstechnologien gemäß freier Kapazität UMTS, HSDPA 384 kbit/s bis zu 14 Mbit/s Zugangstechnologien gemäß freier Kapazität WiMaX 75 Mbit/s Zugangstechnologie gemäß freier Kapazität Mobile Steuerung & Kontrolle von Geräten Aktuell nur Zugangstechnologie Tabelle 12: Überblick der Leistungsmerkmale ausgewählter drahtloser Technologien [3] 24